CN102409403A - 自支撑单晶光子晶体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自支撑高质量单晶光子晶体的制备方法。本发明将单分散微球与水混合形成乳液，在温度为5～95℃，湿度为5％～95％的条件下，将所得到的乳液置于对水具有低粘附力(F＜300μN)，且对水的接触角CA≥90°的疏水性基材的表面，靠乳液中所述的单分散微球自身的重力进行沉积，在疏水性基材的表面上制备得到由所述的单分散微球自组装形成的高质量自支撑单晶蛋白石结构的光子晶体；将制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，还可以制备得到自支撑高质量单晶反蛋白石结构的光子晶体。本发明的制备方法成本低廉、操作简单、绿色环保、普适性好。
Description
技术领域
本发明涉及自支撑高质量单晶光子晶体的制备方法，特别涉及自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体及自支撑高质量单晶反蛋白石结构的光子晶体的制备方法。
背景技术
光子晶体自1987年问世以来，由于其特殊的光调控性能，在光学、电子学、化学、生物化学等领域有着广泛的应用前景。利用化学自组装方法制备光子晶体具有成本低、操作简单等优点，从而吸引了科研工作者的研究兴趣。但是，在用化学自组装方法制备光子晶体的过程中，乳胶粒会在最后干燥过程中收缩，而乳胶粒与基材之间的粘滞力又防止了其收缩，因此所产生的拉伸应力会造成所制备的光子晶体膜中存在严重的裂纹。这些不可避免的裂纹的产生限制了光子晶体在实际中的应用。为了解决此问题，科学家们已经开展了一定的前期工作，如通过采用模板辅助自组装(C.J.Jin，N.P.Johnson，Nano Lett.2005，5，2646-2650)、在自组装前将乳胶粒高温预收缩(D.J.Norris，Appl.Phys.Lett.2004，84，3573-3575)及避免干燥(T.Sawada，Adv.Funct.Mater.2005，25；T.Sawada，Langmuir 2009，13315)等方法用来防止乳胶粒收缩，以此来避免裂纹的产生；或通过采用在液体表面自组装(Zentel R.，Chem.Mater.2002，14，4023-402)及特殊物质诱导的向低堆积密度晶面转变(B.Hatton，L.Mishchenko，S.Davis，K.H.Sandhage，J.Aizenberg，PNAS，107，23，10355)的方法使乳胶粒各向同性收缩，由此避免了光子晶体在制备过程中导致裂纹产生的问题。但是，上述制备过程中存在以下几点不足：1.所制备的产品只能在某些低堆积密度晶面上避免裂纹的产生，而其它高堆积密度晶面仍有裂纹；2.制备成本高，过程繁琐；3.制备过程污染严重，有不安全隐患；4.制备方法只适用于某种胶体粒子，不具有普适性。为了进一步推动光子晶体的实际应用，更低成本、更简便、安全、绿色的制备方法一直是科研工作者努力的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简便、成本低廉、绿色环保、普适性好的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体，及自支撑高质量单晶反蛋白石结构的光子晶体的制备方法。
本发明通过将单分散微球重力沉积在对水具有低粘附力(F＜300μN)且对水接触角CA≥90°的基材上，制备得到大面积、自支撑、高质量单晶的光子晶体，具有良好的光学性能，本发明的方法操作简便、绿色环保、普适性好，对推动光子晶体的实际应用具有重要意义。
本发明的自支撑高质量单晶光子晶体的制备方法是：将单分散微球与水混合形成乳液，在温度为5～95℃，湿度为5％～95％的条件下，将所得到的乳液置于对水具有低粘附力(F)＜300μN，且对水的接触角(CA)≥90°的疏水性基材的表面，靠乳液中所述的单分散微球自身的重力进行沉积，便可简便的在疏水性基材的表面上制备得到由所述的单分散微球自组装形成的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，在构成所述的作为牺牲模板的单分散微球之间的间隙中填充功能性物质后，再进一步去除所述的牺牲模板，还可以制备得到自支撑高质量单晶反蛋白石结构的光子晶体。
所述的在作为牺牲模板的单分散微球之间的间隙中填充功能性物质的方法选自滴涂、浸涂、电化学沉积、化学气相沉积及提拉填充法中的一种。
所述的去除牺牲模板所采用的方法选自煅烧、有机溶剂(如：甲苯或四氢呋喃等)溶解及氢氟酸溶解方法中的一种或几种。
所述的煅烧温度优选是160℃～600℃。
所述的对水具有低粘附力(F)＜300μN，且对水的接触角(CA)≥90°的疏水性基材是塑料(所述的塑料优选的选自聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等中的一种)；或者是用上述塑料覆盖的基材(如用聚氨酯覆盖的玻璃等)；或者是在全氟硅烷蒸气中放置过的对水具有低粘附力(F＜300μN)的疏水性(CA≥90°)的基材(如在全氟硅烷蒸气中放置过的ITO玻璃等)；或者是用有机油覆盖的基材，所述的有机油是液体石蜡或硅油；如液体石蜡覆盖的玻璃，硅油覆盖的硅片等。
所述的单分散微球是已知市售产品，其粒径是80～1100nm；所述的单分散微球在乳液中的浓度为0.01～30wt％，其它为水。
所述的单分散微球是单分散乳胶粒或单分散二氧化硅微球。
所述的单分散乳胶粒选自单分散聚苯乙烯乳胶粒、单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒、单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)聚合物乳胶粒中的一种。
本发明的制备方法得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体的光子带隙在200～2600nm之间；所述的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)和二氧化硅蛋白石结构的光子晶体中的一种。
所述的功能性物质是无机氧化物的溶胶、制备固体单质的前驱体、聚合物单体或聚合物中的一种。
所述的无机氧化物的溶胶选自SiO2溶胶、TiO2溶胶和ZnO溶胶等中的一种。
所述的制备固体单质的前驱体选自制备Si的前驱体乙硅烷、制备C的前驱体蔗糖和制备Ge的前驱体乙锗烷等中的一种。
所述的聚合物单体是吡咯等。
所述的聚合物是环氧树脂或酚醛树脂等。
本发明的制备方法得到的自支撑高质量单晶反蛋白石结构的光子晶体的光子带隙在150～2500nm之间；所述的自支撑高质量单晶反蛋白石结构的光子晶体是无机氧化物，选自SiO2、TiO2和ZnO等中的一种；或者所述的自支撑高质量单晶反蛋白石结构光子晶体是固体单质，选自Si、C和Ge等中的一种；或者所述的自支撑高质量单晶反蛋白石结构光子晶体是聚合物，选自聚吡咯、环氧树脂和酚醛树脂等中的一种。
本发明的制备方法具有成本低廉、操作简便、绿色环保、普适性好等优点。另外，由本发明得到的自支撑高质量单晶光子晶体，由于晶面(111)面是最容易产生裂纹的晶面，在本发明所制备的自支撑高质量单晶光子晶体的最高堆积密度的(111)面完全不存在裂纹，由此可以保证在所制备的自支撑高质量单晶光子晶体中的所有晶面都不存在裂纹。通过偏振光实验证实，长程有序，重复排列的紧密堆积结构使得由本发明的方法制得的光子晶体具有单晶结构。同时，由于避免了裂纹的漫反射作用，使所制备的光子晶体的反射光谱窄化，峰强提高，由此提高了自支撑高质量单晶光子晶体的光学性能。所制备的高质量单晶光子晶体可以自支撑，无所依附的基底。上述这三方面的优点可以推动光子晶体在高效光学器件如滤波片、集成光路、全色显示以及高灵敏光学检测器等方面的实际应用。
附图说明
图1.本发明实施例4的在全氟硅烷修饰的ITO玻璃表面，单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒靠自身重力进行沉积制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体在正交的偏振体系下随样品旋转角度，表面明暗的变化。
图2.本发明实施例4的在全氟硅烷修饰的ITO玻璃表面，单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒靠自身重力进行沉积制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体的数码照片。
图3.本发明实施例4的在全氟硅烷修饰的ITO玻璃表面，单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒靠自身重力进行沉积制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体的放大倍数为20000倍的扫描电镜照片。
图4.本发明实施例4的在全氟硅烷修饰的ITO玻璃表面，单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒靠自身重力进行沉积制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体的放大倍数为50倍的扫描电镜照片。
图5.本发明实施例4的在全氟硅烷修饰的ITO玻璃表面，单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒靠自身重力进行沉积制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体的反射光谱，其半峰宽为15nm。
具体实施方式
实施例1.
将粒径为80nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为0.01wt％)，将所得到的乳液在温度为5℃、湿度为5％的条件下置于聚二甲基硅氧烷板材的表面(板材与水的接触角为91°，对水的粘附力为280μN)，靠所述单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒的自身的重力进行沉积，在聚二甲基硅氧烷板材的表面得到由所述的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒自组装形成的光子带隙位于200nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构光子晶体作为牺牲模板，将SiO2溶胶滴涂在构成所述牺牲模板的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒之间的间隙中，在500℃下进行煅烧，去除所述的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒，得到光子带隙位于150nm的自支撑高质量单晶SiO2反蛋白石结构的光子晶体。
实施例2.
将粒径为1100nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为30wt％)，将所得到的乳液在温度为95℃、湿度为95％的条件下置于聚氨酯疏水板材的表面(板材与水的接触角为100°，对水的粘附力为220μN)，靠所述单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒的自身的重力进行沉积，在聚氨酯板材的表面得到由所述的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒自组装形成的光子带隙位于2600nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将TiO2溶胶用提拉方法填涂到构成所述牺牲模板的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒之间的间隙中，在500℃下进行煅烧，去除所述的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒，得到光子带隙位于2500nm的自支撑高质量单晶TiO2反蛋白石结构的光子晶体。
实施例3.
将粒径为1100nm的单分散聚苯乙烯乳胶粒超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为30wt％)，将所得到的乳液在温度为60℃、湿度为60％的条件下置于聚乙烯板材的表面(板材与水的接触角为130°，对水的粘附力为100μN)，靠所述单分散聚苯乙烯乳胶粒的自身的重力进行沉积，在聚乙烯板材的表面得到由所述的单分散聚苯乙烯乳胶粒自组装形成的光子带隙位于2600nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将TiO2溶胶用提拉方法填涂到构成所述牺牲模板的单分散聚苯乙烯乳胶粒之间的间隙中，在500℃下进行煅烧，去除所述的单分散聚苯乙烯乳胶粒，得到光子带隙位于2500nm的自支撑高质量单晶TiO2反蛋白石结构的光子晶体。
实施例4.
将粒径为250nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为20wt％)，将所得到的乳液在温度为60℃、湿度为60％的条件下置于全氟硅烷修饰的ITO玻璃表面(修饰后的玻璃表面与水的接触角为150°，对水的粘附力为20μN)，靠所述单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒的自身的重力进行沉积，在液体石蜡覆盖的玻璃表面得到由所述的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒自组装形成的光子带隙位于712nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。如图1-5所示。其中图5为自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体的反射光谱，其半峰宽为15nm。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将ZnO溶胶滴涂到构成所述牺牲模板的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒之间的间隙中，在450℃下进行煅烧，去除所述的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳胶粒，得到光子带隙位于530nm的自支撑高质量单晶ZnO反蛋白石结构的光子晶体。
实施例5.
将粒径为300nm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为5wt％)，将所得到的乳液在温度为40℃、湿度为60％的条件下置于聚氯乙烯板材的表面(板材与水的接触角为100°，对水的粘附力为230μN)，靠所述单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒的自身的重力进行沉积，在聚氯乙烯板材的表面得到由所述的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒自组装形成的光子带隙位于780nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将含催化量的浓度为98wt％的浓硫酸催化剂的60wt％蔗糖水溶液作为制备碳的前驱体，用浸涂的方法填充到构成所述牺牲模板的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒之间的间隙中，在180℃下进行煅烧后，并进一步用甲苯溶解单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒，得到光子带隙位于540nm的自支撑高质量单晶碳反蛋白石结构的光子晶体。
实施例6.
将粒径为720nm的单分散二氧化硅微球超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为5wt％)，将所得到的乳液在温度为40℃、湿度为60％的条件下置于聚氯乙烯板材的表面(板材与水的接触角为100°，对水的粘附力为230μN)，靠所述单分散二氧化硅微球的自身的重力进行沉积，在聚氯乙烯板材的表面得到由所述的单分散二氧化硅微球自组装形成的光子带隙位于1850nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将热固性酚醛树脂用浸涂的方法填充到构成所述牺牲模板的单分散二氧化硅微球之间的间隙中，在160℃下进行煅烧固化后，并进一步用氢氟酸溶解掉单分散二氧化硅微球，得到光子带隙位于1600nm的自支撑高质量单晶酚醛树酯反蛋白石结构的光子晶体。
实施例7.
将粒径为440nm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为5wt％)，将所得到的乳液在温度为40℃、湿度为60％的条件下置于液体石蜡覆盖的玻璃表面(液体石蜡覆盖的玻璃表面与水的接触角为120°，对水的粘附力为120μN)，靠所述单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒的自身的重力进行沉积，在全氟硅烷修饰的ITO玻璃表面得到由所述的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒自组装形成的光子带隙位于1100nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将吡咯单体用电化学沉积的方法填充到构成所述牺牲模板的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒之间的间隙中，然后用四氢呋喃溶解掉单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒，得到光子带隙位于550nm的自支撑高质量单晶聚吡咯反蛋白石结构的光子晶体。
实施例8.
将粒径为440nm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为5wt％)，将所得到的乳液在温度为40℃、湿度为60％的条件下置于聚苯乙烯板材的表面(板材与水的接触角为100°，对水的粘附力为230μN)，靠所述单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒的自身的重力进行沉积，在聚苯乙烯板材的表面得到由所述的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒自组装形成的光子带隙位于1100nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，用浸涂的方法，将环氧树脂填充到构成所述牺牲模板的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒之间的间隙中，在160℃煅烧后，进一步用四氢呋喃溶解掉单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒，得到光子带隙带位于550nm的自支撑高质量单晶环氧树脂反蛋白石结构的光子晶体。
实施例9.
将粒径为440nm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为5wt％)，将所得到的乳液在温度为40℃、湿度为60％的条件下置于聚氨酯覆盖的玻璃表面(聚氨酯与水的接触角为108°，对水的粘附力为200μN)，靠所述单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒的自身的重力进行沉积，在聚氨酯覆盖的玻璃表面得到由所述的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒自组装形成的光子带隙位于1100nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，用浸涂的方法，将热固性酚醛树脂填充到构成所述牺牲模板的单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒之间的间隙中，在160℃煅烧聚合后，进一步用四氢呋喃溶解掉单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒，得到光子带隙位于550nm的自支撑高质量单晶酚醛树脂反蛋白石结构的光子晶体。
实施例10.
将粒径为440nm的单分散二氧化硅微球超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为5wt％)，将所得到的乳液在温度为40℃、湿度为60％的条件下置于硅油覆盖的硅片表面(硅油覆盖的硅片表面与水的接触角为108°，对水的粘附力为210μN)，靠所述单分散二氧化硅微球的自身的重力进行沉积，在硅油覆盖的硅片表面得到由所述的单分散二氧化硅微球自组装形成的光子带隙位于1100nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，用化学气相沉积的方法，将制备Si的前驱体乙硅烷沉积到构成所述牺牲模板的单分散二氧化硅微球之间的间隙中，在600℃煅烧聚合后，进一步用四氢呋喃溶解掉单分散二氧化硅微球，得到光子带隙位于550nm的自支撑高质量单晶Si反蛋白石结构的光子晶体。
实施例11.
将粒径为440nm的单分散二氧化硅微球超声分散于水中，形成乳液(乳液的浓度为5wt％)，将所得到的乳液在温度为40℃、湿度为60％的条件下置于聚氯乙烯板材的表面(板材与水的接触角为100°，对水的粘附力为220μN)，靠所述单分散二氧化硅微球的自身的重力进行沉积，在聚氯乙烯板材的表面得到由所述的单分散二氧化硅微球自组装形成的光子带隙位于1100nm的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体。
将上述制备得到的自支撑高质量单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，用化学气相沉积的方法，将制备Ge的前驱体乙锗烷沉积到构成所述牺牲模板的单分散二氧化硅微球之间的间隙中，在300℃煅烧聚合后，进一步用四氢呋喃溶解掉单分散二氧化硅微球，得到光子带隙位于550nm的自支撑高质量单晶Ge反蛋白石结构的光子晶体。
Claims (11)
1.一种自支撑单晶光子晶体的制备方法，其特征是：将单分散微球与水混合形成乳液，在温度为5～95℃，湿度为5％～95％的条件下，将所得到的乳液置于对水具有粘附力(F)＜300μN，且对水的接触角(CA)≥90°的疏水性基材的表面，靠乳液中所述的单分散微球自身的重力进行沉积，在疏水性基材的表面上制备得到由所述的单分散微球自组装形成的自支撑单晶蛋白石结构的光子晶体；
所述的单分散微球是单分散乳胶粒或单分散二氧化硅微球。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：将制备得到的自支撑单晶蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，在构成所述的作为牺牲模板的单分散微球之间的间隙中填充功能性物质后，再进一步去除所述的牺牲模板，制备得到自支撑单晶反蛋白石结构的光子晶体；
所述的功能性物质是无机氧化物的溶胶、制备固体单质的前驱体、聚合物单体或聚合物中的一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述的无机氧化物的溶胶选自SiO2溶胶、TiO2溶胶和ZnO溶胶中的一种；
所述的制备固体单质的前驱体选自制备Si的前驱体乙硅烷、制备C的前驱体蔗糖和制备Ge的前驱体乙锗烷中的一种；
所述的聚合物单体是吡咯；
所述的聚合物是环氧树脂或酚醛树脂。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述的去除所述的牺牲模板所采用的方法选自煅烧、有机溶剂溶解及氢氟酸溶解方法中的一种或几种；
所述的煅烧温度是160℃～600℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述的对水具有粘附力(F)＜300μN，且对水的接触角(CA)≥90°的疏水性基材是塑料，或者是用上述塑料覆盖的基材，或者是在全氟硅烷蒸气中放置过的对水具有粘附力(F)＜300μN，且对水的接触角(CA)≥90°的基材；或者是用有机油覆盖的基材；
所述的塑料选自聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯中的一种；
所述的有机油是液体石蜡或硅油。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述的单分散微球在乳液中的浓度为0.01～30wt％，其它为水。
7.根据权利要求1、2或6所述的方法，其特征是：所述的单分散微球的粒径为80～1100nm；所述的单分散乳胶粒选自单分散聚苯乙烯乳胶粒、单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒、单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)聚合物乳胶粒中的一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的自支撑单晶蛋白石结构的光子晶体的光子带隙在200～2600nm之间。
9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征是：所述的自支撑单晶蛋白石结构的光子晶体选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)和二氧化硅蛋白石结构的光子晶体中的一种。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述的自支撑单晶反蛋白石结构的光子晶体的光子带隙在150～2500nm之间。
11.根据权利要求2或10所述的制备方法，其特征是：所述的自支撑单晶反蛋白石结构的光子晶体是无机氧化物，选自SiO2、TiO2和ZnO中的一种；或者
所述的自支撑单晶反蛋白石结构的光子晶体是固体单质，选自Si、C和Ge中的一种；或者
所述的自支撑单晶反蛋白石结构的光子晶体是聚合物，选自聚吡咯、环氧树脂和酚醛树脂中的一种。
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